毕业设计 万能试验机(附cad图)doc

  万能试验机也叫万能材料试验机,是在各种条件、环境下测定金属材料、非金属材料、机械零件、工程结构等的机械性能、工艺性能、内部缺陷和校验旋转零部件动态不平衡量的精密测试仪器,

  国外生产的万能试验机,随着新技术的开发与应用,其性能不断地提高,应用场景范围也相应地扩大。相应的试验机除了能对材料来拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等表态试验外,还可以做蠕变和松弛等试验,甚至能够做动态试验,测出材料的疲劳极限。

  国外生产的万能试验机,主要可大致分为机械式,电子式和液压式。近年来电液伺服系统万能试验机后来居上。此外,有时又按其他特征分为高温、低温、大型、微型和自动试验机等。

  机械式万能试验机的加荷机械和测力机械一般都会采用物理运动装置。这种试验机有充足的精度和稳定能力。但负荷能力受到一定限制,最大负荷多在10吨以下。因测力机械的惯性较大,加荷速度受到一定限制。所以国外一些主要生产厂已不再生产,有的仅放在次要的地位。

  液压万能试验机,应用液压传动加荷。范围一般为10-200吨。最大负荷高达5500吨。与机械万能试验机相比较,除负荷较大外,加荷平衡,加荷速度可自由调节。

  电子材料试验机的特点是可以在一定程度上完成应力、应变、位移的闭环控制；试验中无须选择量程,可实行全过程自动控制；用户可直接由PC 存储试验数据、处理测试结果和打印试验报告。计算机控制整个试验过程,保证了试验的质量。

  机械式万能试验机是应用较久的一种万能试验机。其研究的详细的细节内容：一是明确试验机的改造思路；二是硬件部分设计；三是软件部分设计。

  本论文主要研究万能试验机的物理运动部分。试验机装置包含机身、横梁、丝杆、齿轮、电动机、轴、夹具等。试验机的重要零部件,如齿轮〔锥齿轮与蜗轮蜗杆、轴、电动机等是设计的重点,而机身与横梁只需满足强度、刚度和稳定能力要求即可。因此在研究设计的过程中重点对试验机内传动机构的传动设计与各零部件的设计及校核。

  综合各方面要素以及计算设计出一款实用、精度适中、效率较高、经济的万能试验机。

  机器外观尺寸〔长宽高：1200mm110mm1950mm；

  采用液压式加载时,功率时液压装置体积小、质量轻且手动容易,同时易于实现大的力值,加荷平衡,加荷速度可自由调节。

  液压元件精度高,造价高并难于实现自动控制,微小距离难于实现,,液压传动如果出现故障时不易追查原因,不易迅速排除,工作介质泄露易造成环境污染。机械式加载方式易于实现自动控制,造价相比来说较低,元件精度要求较低且无污染。

  大力值难于实现,一般仅适用于小于1000kN的力,工作时有噪声、振动冲击较大。

  对比上面两种加载方式,结合本设计的设计的基本要求,故决定采用机械式加载方式。

  本文主要考虑的传动方案有两种,即锥齿轮传动,链轮传动,对比两种万能材料试验机传动方案的特点,分析优缺点,从而在这两种方案中选取最佳的那个方案为本论文的研究方案。

  锥齿轮传动方案：电动机产生动力后通过无级变速器,再经过蜗轮蜗杆传动,带动锥齿轮运动,再由由锥齿轮带动丝杠转动。横梁则通过与丝杆螺母与丝杆配合,以此来实现上下运动。上夹具固定在上横梁上,至此完成试验。如图1所示：

  链轮传动方案：电动机产生动力后通过无级变速器,再经过蜗轮蜗杆传动,带动链传动传递到丝杠。横梁则通过与丝杆螺母与丝杆配合,以此来实现上下运动。上夹具固定在上横梁上,至此完成试验。如图2所示：

  锥齿轮传动：传动精度高,运动平稳,无爬行现象,能轻松实现丝杆自锁,有可逆性 ,但成本高,对部件加工精度要求较高。

  链轮传动：传动精度高,运动平稳,无爬行现象,链传动的制造与安装精度要求较低,有可逆性,但不能自锁,能保持恒定的瞬时传动比,有噪声,振动冲击。

  如果为了成本等方面的因素,可采用双电机工作方式,即其一为异步电机,其二为步进电机。考虑到精度等方面的因素,可采取单电机工作方式,即伺服电机。虽然成本稍高,但综合更简单的结构和更高的精度,决定采取单电机工作